如何从C++结构体数组中高效提取指定元素的数组

现有如下结构体及vector：

struct cell{
  int pos;
  int id;
};

std::vector<cell> myArray;

需要从中提取所有id元素组成std::vector<int>，并传入要求该类型参数的函数myFunc。但直接遍历原数组拷贝耗时过长，因此希望找到更高效的实现方式。

曾尝试通过创建指向id的指针数组std::vector<int*>，再将其转换为std::vector<int>，但遍历指针数组转换的过程同样耗时。

核心诉求：高效从结构体vector中提取指定成员的vector，避免耗时的遍历拷贝（或找到最优的转换方式）。

首先必须明确：不存在不遍历就能生成std::vector<int>的方法。原因是std::vector<int>要求内部是连续的内存块，但原myArray中每个cell的id在内存中是按sizeof(cell)的间隔分布的，并非连续存储。要将分散的id整合到连续内存中，必然需要逐个拷贝元素，这个过程无法绕过遍历。

最优的拷贝实现方式 #

如果必须生成std::vector<int>，以下是最高效的实现方式，比手动遍历或指针数组转换更高效：

std::vector<int> idsArray;
idsArray.reserve(myArray.size()); // 提前分配足够内存，避免多次扩容
std::transform(myArray.begin(), myArray.end(), std::back_inserter(idsArray),
               [](const cell& c) { return c.id; });
myFunc(idsArray);

• reserve提前分配内存，避免vector在扩容时的内存拷贝开销；
• std::transform是STL优化过的算法，性能接近手动遍历，且代码更简洁。

替代思路（若可修改函数参数类型） #

如果允许修改myFunc的参数类型，可以避免拷贝，直接传递原数组中id的视图：

• C++20及以上：使用std::views::transform生成视图，再用std::span传递：

#include <ranges>
#include <span>

// 修改myFunc参数为std::span<const int>
void myFunc(std::span<const int> ids);

// 生成视图并传递
auto ids_view = myArray | std::views::transform([](const cell& c) { return c.id; });
myFunc(std::span(ids_view));

这种方式无需拷贝任何元素，仅在访问时动态获取id，完全避免拷贝耗时，但前提是函数支持接受视图类参数。

关于指针数组方案的说明 #

你之前尝试的指针数组转换方案，本质上和直接遍历原数组拷贝的耗时是一致的——甚至更慢，因为多了一层指针解引用的开销，同时还额外占用了存储指针的内存。因此不推荐使用该方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rafael